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地方高校本科生科研创新能力培养探索—以材料科学与工程专业为例

康俊峰 宋鹏 张维娟 屈雅

济南大学材料科学与工程学院 山东济南 250022

摘要: 高校作为人才培养的主力,应用型人才是地方高校人才培养的目标,而大学生科研创新能力的培养是应用型人才培养的关键。本文以地方高校材料科学与工程专业为例,对大学生科研创新能力培养现状以及存在的问题进行分析,并提出合理化建议。
关键词: 地方高校;本科生;创新能力
DOI:10.12721/ccn.2022.157077
基金资助:济南大学教学改革研究项目(J2120;JZ2006)
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随着现代社会的发展,科技水平俨然成为社会各个领域发展的关键。中国特色社会主义进入新时代,教育的基础性、先导性、全局性地位更为突出。《中国教育现代化2035》指出:引导高等学校科学定位、特色发展;持续推动地方本科高校转型发展;优化人才培养结构;加强创新人才特别是拔尖创新人才的培养,加大应用型、复合型、技术技能型人才培养比重[1]。而“党的二十大”也强调:加快实施创新驱动发展战略,加快实现高水平科技自立自强[2]。高校作为培养人才的主力,是推动国家科技创新的源头,也是实现国家战略的核心。据统计,地方高校总数占到全国高校总数的90%以上,但由于种种原因,很难发挥出培养本科生创新水平的主体地位的作用。

材料科学立足于材料的组成-结构-性能-应用四个方面,涉及到社会其他诸多领域(如航空航天、军事、通信等),是现代社会的重要支柱之一,国家的发展也依赖于材料科学的发展[3]。目前,我国大部分高校均开设材料科学与工程专业,它是我国工科开设最多的专业,材料科学专业人才培养质量代表了我国工科教育的质量,也是实现我国科技创新的重要因素之一。

随着科技的迅速发展,现有材料的改性、新的应用方式,新材料的开发都要求材料专业的学生具有扎实的专业基础、良好的创新思维和能力、丰富的实践经历,这要求高校对本科生进行创新能力培养。

1. 本科生科研创新能力培养现状

材料学是一门重视实践和应用的科学,它内容跨度大,涉及多学科交叉,该专业的学生往往很难真正了解材料科学与工程的内涵。因此,笔者所在的院系在学生大一时会开设专业导论等课程,邀请各方向领域的专家参与课程教授。同时,我院通过开展一系列科研创新项目,如科研立项(SRT),挑战杯,创新创业大赛等,提升学生对专业发展前景的信心,并激发学生的科研热情。

以上述提及的SRT为例:SRT主要以二、三年级本科生为主,鼓励一年级本科生积极参与,并鼓励参与者跨学院组队。这种方式具有以下优势:高年级本科生掌握了部分专业知识,更容易参与课题;低年级本科生通过参与课题内的部分实验,激发了科研兴趣,促使他们进行相关领域的学习;同时跨院系组队鼓励参与者进行学科交叉研究,进行思想和方法的整合,实践科技发展创新理念。

2. 本科生科研创新能力培养问题

但在上述活动实践过程中,我们发现了不少本科生科研创新训练中存在的问题,现逐个进行分析。

2.1 本科生能力限制

本科生毕竟不是研究生,其还处于专业知识的学习阶段,不能简单粗暴的直接按研究生来培养。本科生的主要任务仍是完成学业,构建专业知识框架以及学习能力的培养,因此,如何平衡课堂学习与科研实践的时间是地方高校进行本科生创新能力培养的关键之处。若专业课程的课时延长,则会让学生逐渐失去对科研的热情,囿于教条的课堂学习,与培养创新型人才相悖;若一味缩短专业课程的课时,则会导致学生基础不牢,犹如沙上建塔,无法理解实验背后的科学含义。

2.2 缺乏相应的师资力量、配套资源

受限于所在地区的政治、经济、文化等因素,地方高校在师资力量、经费水平、配套设施等方面往往落后于“985”、“211”、“双一流”等高校。因此,地方高校往往都缺乏专职于本科生科研创新训练的教师。地方高校的教师很多都承担了相应的教学和科研任务,难以投入时间来指导本科生进行科研训练,常常出现流于形式等问题。此外,由于地方高校经费限制,拨给本科生进行科研训练的经费有限,导致部分课题只能流于表面,很难调动本科生的积极性[4]

2.3 实验室安全

近年来,频繁爆出实验室安全问题,而本科生未经过系统科学的培训,对实验过程中的潜在危险没有明确认识,也很难保证仪器操作是否符合流程[5]。例如一些材料合成实验需要用到有毒的药品,需要穿戴好足够的防护措施进行操作;一些仪器如切割机等涉及到高速、高压、高温操作;此外,还有一些仪器本身就比较贵重,需要操作者严格按照流程操作。本科生安全意识不强,往往不会严格遵循实验步骤,擅自缩减流程,很有可能造成仪器损毁,人员受伤。因此,要重视本科生实验室安全意识的培养。

3. 本科生科研创新能力培养探索实践

笔者所在的课题组长期坚持本科生进行科研创新能力的培养,并取得了一系列成果,获得了一些经验并进行分享。

3.1 利用本科生碎片时间

本科生毕竟不同于研究生,其有自己的培养方案,需要进行专业知识的学习,因此,利用好碎片时间是提升训练效率的关键。就实际来看,我院的课程安排是一、三年级课程较多,二、四年级课程较少,因此,笔者在担任一年级班主任时多次开放实验室邀请学生参观,并安排不同年级(如:一二年级、二三年级等)组队参与科研创新训练项目,充分协调团队中不同年级学生的参与时间。同时,安排本科生参与研究生的课题项目,帮忙“打下手”,教导本科生基本的实验流程以及相应的文献查找、阅读、提取能力,拓宽学生的知识面。

3.2 进行相应的实验室安全培训

在实验室安全方面给予足够的重视,笔者所在的课题组会定期进行实验室安全培训,安排专门的研究生进行实验室仪器操作的指导。同时,笔者要求本科生做好实验记录及卫生整理,对本科生实验操作和流程、药品取用和存放、仪器使用和清理等方面进行规范。

3.3 发挥本科生的主观能动性

兴趣是最好的老师,学生的科研兴趣需要恰当的引导。在指导本科生进行科研创新训练时,要引导本科生进行思考,而不是简单的指派学生做实验。指导教师要充分发挥其作用,培养学生提出问题、发现问题和解决问题的能力,而非简单的指派学生按照给予的实验方案按部就班,这样只能培养出一个娴熟的实验操作工而非科研创新型人才,不能达到科研创新训练的目的。

3.4 培养本科生学科交叉能力

目前,学科交叉是科研的发展趋势,培养学生学科交叉能力也是创新的一个重要要求。以笔者所在的材料专业为例:很多科研机构开始通过计算机计算来发现新材料或模拟材料的性能,因此,笔者鼓励本科生学习相应的计算机知识(如Python、Material Studio等),并引导学生在实验过程中应用。

除以上经验外,地方高校应结合自身的特色,制定合适的科研项目及课程;转化或招聘足够的科研创新能力培养老师,以达成《中国教育现代化2035》内的要求。

综上所述,材料专业本科生创新培养应充分利用本科生课余时间、发挥本科生的主观能动性、加强学科交叉能力的培养。材料科学与工程专业是对学生动手能力要求比较高的专业,通过学院及各类省、部、国家级赛事和科研活动,笔者所在的课题组激发了部分本科生科研创新能力并取得了一定成果,但在培养过程中仍存在一些问题,需要继续努力,不断改进,加强与社会、企业、其他高校的联系,努力构建一套有效的科研创新型人才培养的方法。

参考文献

[1]中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》[EB/OL]. http://www.gov.cn/zhengce/2019-02/23/content_5367987.htm

[2]党的二十大[EB/OL]. https://www.hebtv.com/2/2wzzt/ershida/index.shtml

[3]张联盟, 黄学辉, 宋晓岚编. 材料科学基础[M]. 武汉工业大学出版社, 2004.

[4]张红, 朱文赫, 侯建成, 等. 高校科研实验室面向本科生开放管理探索[J]. 中国教育技术装备, 2019(9):2.

[5]李祥, 王芸, 刘毅, 等. 高校实验室安全事故原因剖析及对策[J].教育教学论坛, 2020(35):376-377.